В Інституті досліджень металів ім. Макса Планка був знайдений спосіб вирощування наноструктур з кремнію при температурі всього в 150 ˚ C.

Традиційний механізм створення напівпровідникових нанопроводів має мовцем назва «пара – рідина – кристал». Дійсно, речовина, з якого складатиметься провід, спочатку знаходиться в газоподібному вигляді, а розміщені на підкладці частки металевого каталізатора розплавляються. Краплі металу адсорбують атоми кремнію або германію до пересичення, після чого починається ріст напівпровідникової структури. Зазвичай місце каталізатора займає золото, а процес розгортається при температурі в 600-900 ˚ C, що помітно збільшує вартість виробництва.

Маючи намір спростити процедуру, автори при кімнатній температурі шляхом термічного випаровування у вакуумі сформували заготовку з кристалічного алюмінію і аморфного кремнію. Кристалічні зерна в шарі алюмінію, розмір яких доходить до 50 нм, знаходяться в тісному контакті один з одним, а їх межі утворюють розгалужену мережу.

Проникнення кремнію (червоного) у шар алюмінію (ілюстрація Max Planck Institute for Metals Research).

Розглядаючи заготівлю в мікроскоп, вчені переконалися в тому, що атоми кремнію починають проникати в шар алюмінію вже при 120 ˚ C. У таких умовах алюміній, природно, не розплавляється: кремній просто збирається на кордонах кристалів. З часом, однак, число перебралися в сусідній шар атомів напівпровідника зростає, і вони формують мережу кристалічних нанопроводів мінімальним діаметром в 15 нм. На завершальній стадії процесу непотрібний алюміній видаляється шляхом хімічного травлення.

У результаті дослідникам вдалося позбутися від дорогого каталізатора і знизити температуру до значень, які потрапляють у діапазон, доступний для пластикових підкладок. Зауважимо, що характеристики одержуваних нанопроводів можна змінювати, варіюючи розміри зерен алюмінію.

Зліва показано мережа кремнієвих наноструктур, що утворюється при 170 ˚ C. Праворуч – результат видалення алюмінію. (Ілюстрація Max Planck Institute for Metals Research.)

За матеріалами: Товариство Макса Планка

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?